데이터베이스의 기본 구조, 개념 및 용어 정리

 

데이터베이스 VS DBMS

Oracle, MySQL과 같은 데이터베이스 소프트웨어를 '데이터베이스'라고 흔히 부르는데 정확히 구분하자면 DBMS(DataBase Management System)가 데이터베이스 소프트웨어를, 데이터베이스는 DBMS로 생성되고 조작되는 저장공간을 말한다.

RDB(Relational Database)는 DBMS의 일종이다. Oracle, Microsoft SQL Server, DB2, PostgreSQL, MySQL 등이 많이 사용된다. 이 RDB는 각각의 특징이 있고 내부 아키텍처가 조금씩 다르지만 결국 RDB로써 기능을 제공한다는 목적은 모두 동일하므로 기본적인 구조는 유사하다.

 

DBMS 아키텍처

아이패드로 쓱싹쓱싹 그렸음.. ㅠ 글씨가 개발새발이어도 이해해주세요

사용자(어플리케이션 사용자, 개발자)에게서 입력된 SQL 구문은 중간에 있는 DBMS를 통해 다양한 처리가 수행된다. 그리고 저장장치에 있는 데이터에 접근해서 데이터를 읽고 쓴다.

DBMS 내부 기능에 대해 간단히 알아보자.

 

▪️ 쿼리 평가 엔진과 실행 계획(실행 플랜) 그리고 접근 메소드

사용자로부터 입력받은 SQL 구문을 분석하고 어떤 순서로 기억장치의 데이터에 접근할지 결정한다. 이때 결정되는 계획을 실행 계획(Explain Plan)이라 한다. 이러한 실행 계획을 기반으로 데이터에 접근하는 방법을 접근 메소드(Access Method)라 한다.

즉, 쿼리 평가 엔진은 실행 계획을 세우고 실행하는 DBMS의 핵심 모듈이며 성능과도 깊은 관련이 있다.

 

▪️ 버퍼 매니저

DBMS는 버퍼 메모리 영역을 확보해두는데 이 메모리 영역을 관리하는 것이 버퍼 매니저이다. 디스크 용량 매니저와 연동되어 작동한다. 쿼리 평가 엔진과 마찬가지로 성능과 관련이 있다.

 

▪️ 디스크 용량 매니저

데이터베이스는 어플리케이션 구성요소 중 가장 많은 데이터를 다루는 소프트웨어이다. 어플리케이션 서버는 실행되는 동안만 데이터를 저장하면 되지만, 데이터베이스는 데이터를 영구적으로 저장해야 한다.

디스크 용량 매니저는 어디에 어떻게 데이터를 저장할지 관리하고 데이터의 읽기/쓰기를 제어한다.

 

▪️ 트랜잭션 매니저와 락 매니저

상용 시스템에서는 수백~수천명 혹은 그 이상의 사용자가 동시에 데이터베이스에 접근한다. 이 때 각각의 처리는 DBMS 내부에서 트랜잭션 단위로 관리된다. 이러한 트랜잭션의 정합성을 유지하면서 실행하고 필요시 데이터에 락을 걸어 다른 사용자의 요청을 대기하는 것이 트랜잭선 매니저와 락 매니저의 역할이다. 이는 여러 SQL을 동시에 실행할 때 성능에 영향을 미치는 메커니즘이다.

 

▪️ 리커버리 매니저

시스템은 언제나 장애가 발생할 수 있고 DB의 데이터 중에는 절대 유실되면 안되는 데이터가 있다. 리커버리 매니저는 장애 및 데이터 유실에 대비하기 위해 데이터를 정기적으로 백업하고 복구하는 기능을 수행한다.

 

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테이블

데이터베이스에 존재하는 특정한 타입의 데이터를 저장할 수 있는 구조체

회원 리스트, 상품 카탈로그 리스트 등을 저장하는 테이블을 예로 들 수 있다.

데이터베이스의 테이블들은 고유한 이름을 가진다. 즉, 데이터베이스에는 같은 이름의 테이블이 존재할 수 없다.

 

스키마

어떤 데이터가 저장될 수 있는지, 어떻게 나뉘는지, 각 정보가 어떤 이름을 갖는지 등의 정보 집합을 스키마라고 한다. 스키마라는 개념은 전체 데이터베이스, 테이블, 테이블간의 관계를 표현하는데 사용한다. 즉 스키마는 데이터베이스와 테이블 구조, 속성에 대한 정보이다.

 

컬럼

테이블은 하나 이상의 컬럼(Column)으로 구성되고 컬럼은 테이블 내에서 특정한 정보를 저장한다. 필드라고도 표현한다.

예를 들어 회원 테이블은 회원 번호 컬럼, 회원 이름 컬럼, 회원 주소 컬럼 등이 있을 수 있다.

여러 개의 컬럼에 데이터를 올바르게 나누어 넣는 것은 매우 중요하다. 주소라는 정보를 예를 들면 시, 구, 동, 우편번호와 같은 데이터는 다른 컬럼으로 나눠 저장해야 이 중 특정 컬럼으로 정렬하거나 쿼리할 수 있다.

컬럼을 얼마나 작게 나눌 것인가 하는 것은 요구사항에 따라 다르다. 그 기준 중 하나가 정렬의 필요성이다.

 

데이터 타입

테이블의 각 컬럼은 컬럼에 저장할 수 있는 데이터의 유형을 정의하는 데이터 타입을 갖는다. 컬럼의 데이터 타입에 맞는 데이터만 저장이 허용되며 그 외는 제한된다. 예를 들면 숫자 타입 컬럼에 문자 값을 넣을 수 없다.

데이터 타입은 데이터가 똑바로 입력되게 하고 디스크 사용량을 최적화하는데 중요한 역할을 하므로 테이블 생성 시 적절한 데이터 타입을 지정한다.

 

행(Row)

테이블에 데이터는 행(row)으로 저장된다. 테이블에 저장되는 데이터 = 레코드는 각각의 행에 저장된다.

예를 들어 회원 테이블의 한 행에는 한 명의 회원 정보를 저장한다.

 

주 키(PK, Primary Key)

주 키(PK, Primary Key)는 테이블의 각 행을 구별할 수 있는 컬럼(또는 컬럼 집합)이다.(이하 PK)

예를 들어 주문 정보를 가진 주문 테이블은 주문 ID 컬럼을 PK로 사용할 수 있다.

PK는 특정 행을 참조하기 위해 사용할 수 있다.

PK는 항상 정의되어야 한다. 데이터베이스의 모든 테이블에 PK를 정의해서 데이터 조작, 관리를 보장할 수 있어야 한다.

 

PK 조건

다음 조건을 만족하는 컬럼은 PK가 될 수 있다.

• 같은 PK 값을 갖는 행이 1개만 존재한다. (Unique)
• 값을 가져야 한다. (Not Null)
• 값이 변경될 수 없다.
• 값이 재사용될 수 없다. (단, 삭제된 행의 값은 추후 재사용될 수도 있다.)

여러 개의 컬럼이 PK로 정의될수도 있는데 이 경우 각 개별 컬럼이 고유한 값을 가질 필요는 없다.

 

SQL

SQL은 구조화된 질의 언어(Structured Query Language)로 에스큐엘 또는 시퀄이라고 발음한다.

SQL은 데이터베이스와 소통하게위해 고안된 언어이다.

SQL의 첫 번째 목적은 원하는 데이터를 선택하는 것과 데이터를 갱신하는 것이다.

 

표준 SQL(ANSI SQL)

많은 DBMS에 자신의 시스템에 고유한 SQL 구문, 지시어가 있는데 이는 유용하게 사용할 수 있기도 하지만 해당 DBMS에 의존적이고 다른 DBMS와 호환되지 않는다는 단점이 있다. 표준 SQL은 ANSI 표준 위원회에서 관리하기 때문에 ANSI SQL이라고 한다. 대형 DBMS는 모두 ANSI SQL을 지원한다. 확장된 SQL으로는 PL-SQL, Transact-SQL 등이 있다.

 

SQL VS Query

쿼리는 좁은 의미로는 SQL의 SELECT 구문을, 넓은 의미로는 SQL 전체를 의미한다.

 

Commit

Commit이란 INSERT, DELETE, UPDATE와 같은 갱신 처리를 '확정'하는 것이다. DBMS는 commit된 데이터를 디스크에 영속화한다.

 

📚 참고 서적

• 손에 잡히는 10분 SQL
• SQL 레벨업